[发明专利]在透光载体上包含微米空隙的无机纳米粒子沉积物的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及在透光载体上包含微米空隙(micro-vides)的无机纳米粒子沉积物的生产方法，以及可由该方法获得的沉积物。

在本发明的范围内，表述“具有微米空隙的无机纳米粒子沉积物”被理解为是指下述这样的无机纳米粒子沉积物，所述无机纳米粒子沉积物包含形成例如“穹顶”的微米尺寸的空腔，取决于沉积物的形式，这些穹顶任选地彼此互连。纳米粒子的尺寸典型地为5-50nm。每个基本空腔或“穹顶”的外壳因而由无机纳米粒子的至少一个层构成。而且，在每个基本纳米粒子之间可以存在空隙或空间，在此被称作“纳米空隙(nano-vides)”。

专利US 2007/0104922描述了借助于有机聚电解质固定到透光载体上的无机纳米粒子的多个层所构成的沉积物的生产方法。该沉积物可被施加到该载体的所有面上，只要可将所述沉积物浸入制备水溶液中即可。它赋予了该载体以抗反射性能，但没有提供任何实验部分显示光漫射受该沉积物影响。它还具有良好的可润湿性性能(超亲水性的，或者借助于形成额外的化学沉积物而为超疏水性的)。

在此专利申请中报告了对于在可见光范围内(400-800nm)的入射光来说高于99％的透光率值。所获得的最佳性能是99.7％的透光率(标准玻璃为92％)以及0.1％光反射率(标准玻璃为8％)。

在透明载体上的层的领域中一直需要改善尤其是在可见光范围内的光漫射，以及这类载体的抗反射性能。

发明内容

本发明涉及用于生产覆盖有无机纳米粒子(nanoparticules)沉积物的透明载体的方法，所述沉积物包含微米空隙，该方法包括以下步骤：

(a)将包含离子化官能基团的聚电解质溶液施加到透明载体上，之后是至少一个洗涤和干燥步骤，以在所述载体上形成带电荷的聚电解质沉积物；

(b)在所述带电荷的聚电解质沉积物上施加包含具有与该聚电解质沉积物的电荷相反的电荷的离子化基团的聚合物的微米粒子溶液，之后是至少一个洗涤步骤以在该聚电解质沉积物上形成带电荷的聚合物微米粒子(microparticules)沉积物；

(c)通过包含具有与步骤(b)的带电荷的聚合物微米粒子的电荷相反的电荷的离子化官能基团的聚电解质的溶液覆盖带电荷的聚合物微米粒子沉积物，之后是至少一个洗涤和干燥步骤，以形成带电荷的聚电解质沉积物；

(d)在该带电荷的聚电解质沉积物上施加包含与步骤(c)的聚电解质的电荷相反的表面电荷的离子化无机纳米粒子的溶液，之后是至少一个洗涤步骤以形成至少一个离子化无机纳米粒子层；

(e)去除步骤(b)的聚合物微米粒子沉积物以及步骤(a)和(c)的聚电解质沉积物，以获得包含微米空隙的无机纳米粒子沉积物。

通过实施该方法，可以提供包含无机纳米粒子涂层的透明载体如玻璃透明载体所构成的基材，该沉积物的结构在整个表面上形成至少一个均匀层，该涂层使得其包含可变直径的微米空隙，典型地为0.3-5μm。这些微米空隙在去除聚合物微米粒子之后出现，后者的分布和覆盖率在沉积物生产过程中可进行令人满意的调节。覆盖率(taux de recouvrement)在此被定义为：粒子的覆盖率＝((100x沉积的粒子数x在载体上的粒子的凸出面积)/该表面的总面积)。

这些微米空隙在载体的表面上的分布可以是各向同性的，即在该表面上所考虑的所有空间方向上是相同分布的。

在纳米级上，无机纳米粒子沉积物是不连续的，即它包含粒子间纳米空隙。此沉积物可由多个纳米粒子层构成(“多层”沉积物)。这些纳米粒子的沉积物的层数的增加可改善抗反射性能。如果所应用的层数太大，则可能导致在可见光范围内的抗反射性能的损失。例如，在覆盖有直径22nm的硅氧化物纳米粒子的1.9mm厚透明浮法玻璃的情况下，可应用的最大层数为10-12。

可通过该方法获得的这种基材例如在图1中示出。

有利地，该沉积物赋予该载体以新的光学性能，例如抗反射性能的改善(相对于在无沉积物的1.9mm厚透明浮法玻璃载体上的反射来说，25％-75％的光反射的下降)并且对于在本发明技术领域中典型使用的厚度(1.5mm-15mm)的透明和超白玻璃来说在总光的1-20％范围内的光漫射的增加，而对于无沉积物的1.9mm厚的透明浮法玻璃的载体来说测量为0.1％的值。它还具有可润湿性能，尤其是亲水性和/或超亲水性，这随时间是特别稳定的，尤其是在3至15个月之间，有利地在6至11个月之间。